概述：

擠壓是非常經(jīng)典的驗(yàn)證電芯安全性的試驗(yàn)，模擬電芯或終端產(chǎn)品在日常使用中發(fā)生擠壓碰撞的情況。擠壓試驗(yàn)一般有平板擠壓與局部擠壓兩種，相比平板壓頭，球形或圓柱形壓頭造成的局部壓痕更容易使電芯失效。壓頭形狀越尖銳，鋰電池的卷芯結(jié)構(gòu)應(yīng)力越集中，內(nèi)卷芯破裂越嚴(yán)重，會(huì)造成電芯變形和位移，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致電解液泄漏甚至火災(zāi)等嚴(yán)重后果。那么擠壓是如何導(dǎo)致電芯失效的呢？今天小編就給大家介紹在局部擠壓試驗(yàn)中電芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化。

擠壓過(guò)程：

• 首先，擠壓力會(huì)先施加在電芯外殼上，外殼發(fā)生變形。隨后力傳遞到電池內(nèi)部，電池組件也開(kāi)始變形。

• 隨著擠壓頭的進(jìn)一步壓縮，變形不斷擴(kuò)大，并形成局部化。同時(shí)，各電極層之間的層間距逐漸縮短。在持續(xù)壓縮下，集流體出現(xiàn)彎曲變形，剪切帶形成。當(dāng)電極材料的變形達(dá)到極限時(shí)，電極材料將產(chǎn)生裂痕。

• 隨著變形量的增加，裂痕逐漸擴(kuò)展到集流體，集流體將被撕裂，產(chǎn)生韌性斷裂。此外，由于應(yīng)力和徑向位移的增加，徑向裂痕被拉長(zhǎng)。

• 此時(shí)擠壓力還在繼續(xù)壓縮電芯，使更多的電極層遭受變形，這導(dǎo)致剪切帶膨脹，傾角改變(45°)，剪切帶范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

• 最后，隨著隔膜持續(xù)被拉伸和扭曲，裂痕擴(kuò)展至隔膜。當(dāng)達(dá)到失效點(diǎn)時(shí)，隔膜被撕裂，相鄰電極接觸，內(nèi)短路形成，此時(shí)在短路點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生大的短路電流，導(dǎo)致劇烈發(fā)熱和急劇升溫，引發(fā)電芯內(nèi)的副反應(yīng)，最終可能熱失控。

總結(jié)：

???擠壓試驗(yàn)屬于機(jī)械濫用的一種。而機(jī)械濫用是鋰離子電池在日常使用過(guò)程中不可避免的安全隱患，會(huì)導(dǎo)致隔膜破裂，引發(fā)內(nèi)部短路。不過(guò)由于擠壓頭的形狀、擠壓力的大小與電芯本身的強(qiáng)度各不相同，擠壓試驗(yàn)的結(jié)果往往差異較大。為了盡可能避免擠壓試驗(yàn)帶來(lái)的電芯失效，還是需要優(yōu)化電芯材料或結(jié)構(gòu)。比如使用更安全、延展性更好的隔膜，或者提升電芯散熱性能，在發(fā)生內(nèi)短路時(shí)能在很大程度上防止熱失控。